JP2005020127A

JP2005020127A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2005020127A
Application number: JP2003179058A
Authority: JP
Inventors: Naoto Takahashi; 直人高橋; Hiroyuki Arahata; 弘之新畠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】ユーザの好み、あるいは画像の特徴に合わせた自由度のある係数変換テーブルを作成し、効果的に画像成分を変換する画像処理装置を得る。
【解決手段】周波数成分分解手段が入力画像信号を複数の周波数帯の画像成分に分離し、パラメータ入力手段が変換曲線を作成するための任意の数の基点と基点の座標を入力し、補間手段が前記パラメータ入力手段で入力されたパラメータに基づいて変換曲線をスプライン補間し、不連続点補正手段が前記補間手段で補間された曲線の平滑化し、係数変換手段が前記不連続点補正手段で作成された曲線に基づいて係数変換テーブルを作成し画像成分の係数を変換し、復元手段が前記係数変換手段で変換された画像成分の係数を合成するものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数毎の画像成分を変更する装置に関し、画像成分の係数を係数変換曲線に基づいて変更する画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル技術の進歩により放射線画像をデジタル画像信号に変換し、該デジタル画像信号に対して周波数処理などの画像処理を施し、ＣＲＴ等に表示、あるいはプリント出力することが行われている（特開２００１−０３７７４５号公報）。
【０００３】
ところで、このような周波数処理は複数の周波数帯の画像成分に分離し、周波数帯毎の画像成分を単調増加関数等を用いた係数変換テーブル（いわゆるルックアップテーブル）に基づいて増加又は減弱することで行われている。この係数変換テーブルとしては例えば、各周波数帯の画像成分に対して（１）式（但し、ｘ：入力画像成分の係数値、ｙ：係数変換された値、ｍ：係数値の取り得る値の範囲）で示される関数を用いて係数変換する。
【外１】

【０００４】
【外２】

【０００５】
ここで、ｐの値が１よりも小さければ係数が増加し、ｐの値が１より大きければ係数が減弱する。この上記式（１）のｐの値を決定し画像成分のすべての係数を変換して周波数処理行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法では画像成分のすべての係数値の変換後の値が上記式（１）に依存して決定されてしまい、例えばユーザが画像成分の各係数値に応じた変換後の値を決定したり、画像成分の各係数値に応じて異なる強調度を設定し処理する等といった自由度のある周波数処理を行うのが困難であった。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ユーザの好み、あるいは画像の特徴に合わせた自由度のある係数変換テーブルを作成し、効果的に画像成分を変換する画像処理装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像処理装置は、補間手段が基点に基づき各基点間に分割してスプラインを作成し、不連続点補正手段が補間手段で作成されたスプラインを平滑化するものである。
【０００９】
請求項２記載の画像処理装置は、配置手段が基点間にスプライン補間用の節点を配置し、補間手段が配置手段で配置された節点と基点に基づいて各基点間に分割しスプライン補間し、不連続点補正手段が補間手段で作成されたスプラインを平滑化するものである。
【００１０】
請求項３記載の画像処理装置は、配置手段が節点のＹ座標と基点のＹ座標と同一とするものである。
【００１１】
請求項４記載の画像処理装置は、周波数成分分解手段が入力画像信号を複数の周波数帯の画像成分に分離し、パラメータ入力手段が変換曲線を作成するための任意の数の基点と基点の座標を入力し、補間手段が前記パラメータ入力手段で入力されたパラメータに基づいて変換曲線をスプライン補間し、不連続点補正手段が前記補間手段で補間された曲線の平滑化し、係数変換手段が前記不連続点補正手段で作成された曲線に基づいて係数変換テーブルを作成し画像成分の係数を変換し、復元手段が前記係数変換手段で変換された画像成分の係数を合成するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態＞
図１は、この発明の実施の形態１によるＸ線撮影装置１００を示す。すなわち、Ｘ線撮影装置１００は、撮影された画像の鮮鋭化処理を行う機能を有するＸ線の撮影装置であり、前処理回路１０６、ｃｐｕ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像表示器１１１、画像処理回路１１２、周波数成分分解回路１１３、部位情報入力回路１１４、係数変換回路１１５、復元回路１１６、特徴抽出回路１１７、階調変換回路１１８、を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受されるようになされている。
【００１３】
また、Ｘ線撮影装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接続されている。図２はこの発明の実施の形態によるＸ線撮影装置１００の処理の流れを示すフローチャートである。
【００１４】
上述の様なＸ線撮影装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。
【００１５】
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。
【００１６】
Ｘ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線センサ１０４によりＸ線画像として出力される。ここでは、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例えば人体画像等とする。
【００１７】
データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を電気信号に変換して前処理回路１０６に供給する。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０６で前処理が行われたＸ線画像信号は原画像として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１０７を介して、メインメモリ１０９、画像処理回路１１２に転送される。
【００１８】
１１２は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、１１２において、１１３は画像を複数の周波数帯の画像成分に分解する周波数成分分解回路、１１４は変換曲線を作成するためのパラメータを入力するパラメータ入力回路、１１５はパラメータ入力回路１１４で入力されたパラメータに基づいて補間をする補間回路、１１６は補間回路１１５で補間された変換曲線を平滑化する不連続点補正回路、１１７は不連続点補正回路１１６で作成された変換曲線に基づいて画像成分の係数を変換する係数変換回路、１１８は周波数成分分解回路１１３で分解された画像成分を合成する復元回路である。
【００１９】
また画像処理回路１１２は、階調変換に必要な特徴量を抽出する特徴量抽出回路１１９と、得られた特徴量に応じて階調変換を行う階調変換回路１２０を備える。
【００２０】
図３は画像処理回路１１２において鮮鋭化処理に関する部分についての処理の流れを示すフローチャートである。この図３の処理の流れに従い鮮鋭化処理に関する部分について以下に説明する。
【００２１】
前処理回路１０６で前処理された原画像はＣＰＵバス１０７を介して画像処理装置１１２に転送される。画像処理装置１１２では、はじめに周波数成分分解回路１１３が原画像をｆ（ｘ，ｙ）に対して２次元の離散ウェーブレット変換処理を行い、周波数帯毎の高周波係数を計算して出力するものである。入力された画像信号は遅延素子およびダウンサンプラの組み合わせにより、偶数アドレスおよび奇数アドレスの信号に分離され、２つのフィルタｐおよびｕによりフィルタ処理が施される。図４（ａ）ｓおよびｄは、各々１次元の画像信号に対して１レベルの分解を行った際のローパス係数およびハイパス係数を表しており、次式により計算されるものとする。
【００２２】
ｄ（ｎ）＝ｘ（２＊ｎ＋１） − ｆｌｏｏｒ（（ｘ（２＊ｎ）＋ｘ（２＊ｎ＋２））／２）（２）
ｓ（ｎ）＝ｘ（２＊ｎ）＋ｆｌｏｏｒ（（ｄ（ｎ − １）＋ｄ（ｎ））／４）（３）
ただし、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。
【００２３】
以上の処理により、画像信号に対する１次元の離散ウェーブレット変換処理が行われる。２次元の離散ウェーブレット変換は、１次元の変換を画像の水平・垂直方向に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。図４（ｂ）は２次元の変換処理により得られる２レベルの変換係数群の構成例であり、画像信号は異なる周波数帯域の各方向の画像成分ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…，ＬＬに分解される（ｓ２０１）。図４（ｂ）においてＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…，ＬＬ等（以下サブバンドと呼ぶ）が周波数帯毎の画像成分を示す。
【００２４】
なお、上記実施の形態において周波数分解処理にウェーブレット変換を用いているが、これはウェーブレット変換に限らず、ラプラシアンピラミッドを用いても良く、またサブバンド化しないフィルタを用いてもよい。
【００２５】
このようにｓ２０１において得られた各周波数帯の画像成分に係数変換曲線を用いて鮮鋭化処理を行う。以下に係数変換曲線の作成について説明する。
【００２６】
まず、パラメータ入力回路１１４において任意の数の基点の座標を入力する（ｓ２０２）。基点の座標（ｘ，ｙ）は入力値をｘとしその入力値に対応する希望の出力値をｙとして入力する、この実施の形態では分解された各サブバンド係数の分解前の画素値を入力値ｘとし、入力された画素値に対応する希望の強調度を出力値ｙとして入力する（図５（ａ）が入力パラメータの例である）。また入力パラメータの設定方法は、ユーザが好みに応じて設定することに限定されるものではなく入力画像の特徴から自動的に最適なパラメータを設定してもよい。さらに、入力パラメータは各サブバンド係数の分解前の画素値と、入力された画素値に対応する強調度に限定されるものではなく、例えばサブバンドの係数値を入力値ｘとし係数変換後のサブバンドの希望の係数値を出力値ｙとしてもよい（図５（ｂ）が入力パラメータの例である）。
【００２７】
次に、補間回路１１５ではｓ２０２で設定された基点に基づいて基点間毎に分割してスプライン補間を行う（ｓ２０３）。まず、ｓ２０２で設定された基点（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）の組がＮ個あたえられたとき、各基点間［ｘ_ｉ，ｘ_ｉ＋１］（ｉ＝１，２，…Ｎ−１）ごとにスプライン補間を分割して行う。補間のサンプル点は基点である（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ），（ｘ_ｉ＋１，ｙ_ｉ＋１）の２点に（ｘ_ｉ＋ｄ，ｙ_ｉ），（ｘ_ｉ＋１−ｄ，ｙ_ｉ＋１）の２つの節点を追加した４点でスプライン補間を行う（ｄは任意の値であり、ｘ_ｉ＜ｘ_ｉ＋ｄ＜ｘ_ｉ＋１−ｄ＜ｘ_ｘ＋１の条件を満たすように経験的に求めるものである）。ここで、節点のＹ座標は各基点のＹ座標と同じにする。すなわち図６に示すように４点をとりスプライン補間を行う。スプライン補間の詳細な補間方法は公知であるのでここでは説明を省略する。ここで、節点のＹ座標を各基点と同じにして追加するのは、後で行う平滑化を加味したものであり、基点のＹの値に幅を持たせることで平滑化後の基点でのＹの値が変化するのを抑えるためである。図７（ａ）のように節点を追加しないで平滑化を行うと基点のＹの値がずれるが図７（ｂ）のように基点に幅を持たせることでＹの値のずれを抑えることができる。
【００２８】
次に、不連続点補正回路１１６ではｓ２０３で作成された曲線の不連続点を補正する（ｓ２０４）。ｓ２０３で作成された曲線は各基点間で分割して補間を行うため各基点間の接点で微分が不連続になっている。この不連続な部分を平滑化し滑らかな曲線にする。図８が不連続点の補正後と補正前の曲線を表した図である。また、図９、１０、１１がｓ２０４で作成される係数変換曲線の例である。
【００２９】
次に、係数変換回路１１７ではｓ２０４で作成された係数変換曲線に基づいて変換を行う（ｓ２０５）。本実施例では各サブバンドの係数に対応する画素値での強調度を参照して係数を変更し強調処理をおこなう。
【００３０】
次に、復元回路１１６ではｓ２０５で変更された高周波係数に基づき逆離散ウェーブレット変換を行う（ｓ２０６）。入力された画像成分はｕおよびｐの２つのフィルタ処理を施され、アップサンプリングされた後に重ね合わされて画像信号ｘ’が出力される。これらの処理は次式により行われる。
【００３１】
ｘ’（２＊ｎ）＝ｓ’（ｎ） − ｆｌｏｏｒ（（ｄ’（ｎ−１）＋ｄ’（ｎ））／４）（４）
ｘ’（２＊ｎ＋１）＝ｄ’（ｎ）＋ｆｌｏｏｒ（（ｘ’（２＊ｎ）＋ｘ’（２＊ｎ＋２））／２）（５）
以上の処理により、変換係数に対する１次元の逆離散ウェーブレット変換処理が行われる。２次元の逆離散ウェーブレット変換は、１次元の逆変換を画像の水平・垂直方向に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。
【００３２】
以上の様にこの実施形態によれば、離散ウェーブレット変換による多重周波数処理を行うため、周波数毎に異なる強調処理を行うことができる。またユーザあるいは画像の特徴に応じてパラメータを設定し変換曲線を作成するためユーザの好みに合わせたあるいは画像の特徴に合わせた強調を行うことができる。また係数変換曲線を各基点間で分割してスプライン補間し作成することにより複雑な係数変換曲線ができ、画像の対象物ごとにこまかく強調できる効果がある。また変換曲線の微分の不連続点を平滑化したことにより偽輪郭の発生等も抑制できる効果がある。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、各基点間に分割してスプライン補間を行うことでより自由度のある複雑な係数変換曲線を作成できる。また変換曲線の微分の不連続点を平滑化したことにより偽輪郭の発生等も抑制できる効果がある。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、各基点間に分割してスプライン補間を行うことでより自由度のある複雑な係数変換曲線を作成できる。また変換曲線の微分の不連続点を平滑化したことにより偽輪郭の発生等も抑制できる効果がある。
【００３５】
請求項３記載の発明によれば、節点のＹ座標と基点のＹ座標を同じにすることで基点のＹの値に幅を持たせ平滑化した時に基点のＹの値が変化するのを抑える効果がある。
【００３６】
請求項４記載の発明によれば、周波数分解して処理を行うため周波数毎に異なる処理が行える効果がある。またパラメータを設定し変換曲線を作成するためユーザの好みあるいは画像の特徴に合わせた処理を行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態による画像処理装置のブロック図
【図２】この発明の実施の形態による画像処理装置の処理手順を示すフローチャート
【図３】この発明の実施の形態による鮮鋭化処理装置の処理手順を示すフローチャート
【図４】離散ウェーブレット変換およびその逆変換の説明図
【図５】入力パラメータの説明図
【図６】補間処理の説明図
【図７】基点のＹの値の変化を示す図
【図８】不連続点補正処理の説明図
【図９】この発明の実施に形態による変換曲線を示す図
【図１０】この発明の実施に形態による変換曲線を示す図
【図１１】この発明の実施に形態による変換曲線を示す図

Claims

基点に基づき各基点間に分割してスプラインを作成する補間手段と、補間手段で作成されたスプラインを平滑化する不連続点補正手段とを備える画像処理装置。
各基点間にスプライン補間用の節点を配置する配置手段と、配置手段で配置された節点と基点に基づいて各基点間に分割してスプライン補間する補間手段と、補間手段で作成されたスプラインを平滑化する不連続点補正手段とを備える画像処理装置。
前記配置手段で配置する節点のＹ座標を基点のＹ座標と同一とすることを特徴とする請求項２に記載画像処理装置。
入力画像信号を複数の周波数帯の画像成分に分解する周波数成分分離手段と、変換曲線を作成するための任意の数の基点と基点の座標を入力するパラメータ入力手段と、前記パラメータ入力手段で入力されたパラメータに基づいて変換曲線をスプライン補間する補間手段と、補間手段でスプライン補間された曲線を平滑化する不連続点補正手段と、前記不連続点補正手段で作成された曲線に基づいて係数変換テーブルを作成し前記周波数成分分解手段で分解された画像成分の係数を変換する係数変換手段と、前記係数変換手段で変換された画像成分の係数を合成する復元手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。